Температура воздуха ️ определение, изменение температуры, зависимость

Из чего состоит атмосфера и как она устроена

Атмосфера считается газовой оболочкой планеты Земля. Верхняя граница ее достигает 1000 км. Получается, что наше существование протекает на дне газового океана.

Из чего же состоит атмосфера? Эта оболочка представляет собой смесь газов, получивших название воздух. Состоит атмосфера из газов, но в воздухе достаточное количество различных веществ.

Атмосфера по своей структуре неоднородная и возможно отметить ряд слоев. Познакомимся с ними на рисунке.

У поверхности Земли расположен слой, получивший название тропосфера. Средняя ее высота составляет 10-11 км, а максимальная высота тропосферы достигает 17 км над экватором. В тропосфере сосредоточено 80% всего воздуха, состоящего из азота, кислорода, углекислого газа и некоторых других веществ.

По большей части атмосфера состоит из азота, который играет значительную роль в жизни всех организмов. Из азота состоят белки, которые формируют основу любого организма. Его соединения необходимы для питания растений.

Другим газом в составе воздуха является кислород. Его роль еще более велика, чем азота. Всем известно, что он используется для дыхания всеми живыми существами. При этом дефицит кислорода в воздушной оболочке регулярно пополняется растениями, потребляющими углекислый газ для его образования.

Углекислый газ можно сравнить с «утеплителем» Земли: он пропускает солнечную энергию, но задерживает тепло.

Атмосфера состоит в основном из двух газов, однако, в ней достаточно и других веществ.

Твердые частицы появляются вследствие пожаров, при извержениях вулканов.

Составной частью нижних слоев оболочки считается водяной пар, из него образуются различные осадки.

Очень интересно то, что с высотой меняется температура воздуха в тропосфере. При подъеме наблюдается снижение температуры, в связи с чем становится холоднее.

Почему же в тропосфере температура с увеличением высоты меняется в меньшую сторону? Такая закономерность связана с неравномерным нагреванием воздуха – нижние слои получают больше тепла от нагретой Солнцем поверхности земли. Излучение Солнца проходит через тропосферу, однако не нагревает ее, и не задерживается в ней, а поверхность планеты не может прогреть весь слой. Соответственно температура в тропосфере уменьшается с высотой, причем вверху она может достигать -50С.

Выше тропосферы идет следующий слой – стратосфера, которая достигает 50-60км. В среднем слое атмосферы – стратосфере– очень низкое содержание пара и практически не образуется облаков.

Изменение температуры в стратосфере также происходит иначе. На уровне 20 км наблюдается самая низкая температура -60С, начиная с 25 км, она растет и может достигать +10С.

Этот рост температуры объясняется поглощением солнечной радиации озоном, которого в данном слое до 60%. Образуется озон из кислорода под действием лучей Солнца, а также электрических разрядов. Из него формируется озоновый экран в стратосфере над нашей планетой. Экран поглощает ультрафиолетовые лучи Солнца, которые в большом количестве губительно действуют на живые организмы.

Тропосфера считается наиболее изученным слоем газовой оболочки, а вот стратосфера и все, что находится выше, все больше привлекают внимание человека. Данные о них ученые получают с искусственных спутников и космических кораблей

В 2012 году был совершен уникальный прыжок из стратосферы.

Выше стратосферы находятся еще несколько слоев. Здесь формируются серебристые облака, состоящие из ледяных кристаллов. Также можно наблюдать полярное сияние, а иногда магнитные бури.

Полярное сияние на острове Исландия

Высотная поясность и ее значение для климата

Климат в области высотной поясности зависит от различных факторов, одним из которых является широта. В предгорных районах субтропиков и тропиков, высотная поясность оказывает существенное влияние на климат.

В высотной поясов зоне различные высоты оказывают разное влияние на климатические условия. На нижних высотах встречается предгорный климат с умеренной температурой и высокой влажностью. Затем следует альпийская зона с холодными зимами и прохладными летними месяцами. В самой высокой части области высотной поясности расположены горы, где климат становится холодным и суровым.

В области субальпийского климата температура исключает возможность развития растительности. Также влияет атмосфера, так как с повышением высоты атмосферное давление уменьшается, что приводит к изменению климатических условий.

Что такое высотная поясность?

Высотная поясность — это изменение климатических условий в атмосфере в зависимости от высоты над уровнем моря. Она обусловлена различиями в атмосферном давлении и температуре на разных высотах. При движении отнижия гор до вершин, изменяются основные характеристики климата, такие как температура, влажность воздуха, а также атмосферное давление.

Наиболее заметное изменение климата происходит при переходе от предгорной зоны к горам и затем к высокогорной зоне. На небольшой высоте над уровнем моря температура может быть комфортной, а воздух — влажным, в то время как на высоте в альпийской зоне температура становится ниже, влажность уменьшается, и климат становится более сухим.

Высотная поясность также связана с широтой. На разных широтах могут быть различные горы, которые в свою очередь влияют на климат в данной зоне. Например, в области тропических гор, климат может быть более влажным и жарким, чем в северных широтах.

Высотная поясность оказывает значительное влияние на животный и растительный мир, а также на сельское хозяйство. Различные пояса имеют разную растительность и животный мир, а также разные возможности для сельскохозяйственных культур. Например, в тропических зонах можно выращивать тропические фрукты, а в средних горных зонах — зерновые культуры.

Влияние высотной поясности на климат

Высотная поясность является одним из факторов, определяющих климатические условия в различных регионах нашей планеты. Высота над уровнем моря оказывает значительное влияние на температуру, атмосферное давление и прочие характеристики климата.

С повышением высоты температура стремительно снижается. В верхних слоях атмосферы температура может быть очень низкой даже при высокой широте. Это связано с тем, что с повышением высоты усиливается рассеяние и отражение солнечной радиации в атмосфере. Кроме того, при подъеме в горы встречается эффект адиабатического охлаждения, что также приводит к уменьшению температуры в воздухе.

Высокогорные предгорья и горы имеют свою специфику климата. В зависимости от высоты, они могут быть подвержены сильным колебаниям температуры и прочим погодным явлениям. Так, например, альпийская зона характеризуется заметной разницей между ночными и дневными температурами, а также сезонными изменениями климатических условий.

Высотная поясность также влияет на осадки: на высокогорных территориях часто выпадает большое количество снега и льда. Это объясняется тем, что в холодных условиях на больших высотах влажность воздуха относительно высока, а при переходе в холодные верхние слои атмосферы вода конденсируется и выпадает в виде осадков. Благодаря присутствию снегового покрова и ледников, климат в этих регионах становится субальпийским или альпийским.

Как плотность воздуха зависит от высоты над уровнем моря: формула

Для начала вспомним формулу плотности воздуха. Исходя из закона Менделеева-Клапейрона она выглядит следующим образом:

ρ = p · M / (R · T), где

p – давление воздуха (вот оно как раз меняется с высотой).
М – молярная масса воздуха (всегда принимаем 29 г/моль, или, если точнее, 28,98 г/моль),
R – универсальная газовая постоянная (всегда принимаем 8,314 Дж/(моль·К)),
Т – температура воздуха в Кельвинах

Простые закономерности:

Чем выше над уровнем моря, тем ниже плотность воздуха
Чем ниже высота, тем выше плотность воздуха

В формуле плотности воздуха есть давление. Давление меняется в зависимости от высоты над уровнем моря. Эта зависимость носи экспоненциальный характер:

p = p0 · exp(–M·g·h/R·T), где

p0 – давление на уровне моря,
М – молярная масса воздуха (29 г/моль или 28,98 г/моль),
g – ускорение свободного падения, всегда 9,81 м/с²,
h – высота над уровнем моря, м,
R – универсальная газовая постоянная, она всегда равна 8,314 Дж/(моль·К),
Т – температура воздуха в Кельвинах.

Таким образом, с ростом высоты атмосферное давление воздуха экспоненциально падает (сначала быстро, потом медленнее). В таких же пропорциях снижается и плотность воздуха. Это сказывается и на воздухообмене. Так как на малых высотах изменения происходят быстрее, чем в стратосфере, то этот фактор обязательно следует учитывать при расчете вентиляции и кондиционирования.

Температура воздуха. Единицы измерения, изменение температуры с высотой. Инверсия, изотермия, Виды инверсий, Адиабатический процесс.

Температура воздуха
— это величина, характеризующая её тепловое состояние. Она выражается или в градусах Цельсия (ºС по стоградусной шкале или в Кельвинах (К) по абсолютной шкале. Переход от температуры в Кельвинах к температуре в градусах Цельсия выполняется по формуле

t = T-273º

Для нижнего слоя атмосферы (тропосферы) характерно понижение температуры с высотой, составляющее 0,65ºС на 100м.

Это изменение температуры с высотой на 100м называется вертикальным градиентом температуры. Зная температуру у поверхности земли и используя значение вертикального градиента можно вычислить приблизительную температуру на любой высоте (например, при температуре у поверхности земли +20ºС на высоте 5000м температура будет равна:

20º- (0,65*50) = — 12.,5.

Вертикальный градиент γ не является постоянной величиной и зависит от типа воздушной массы, времени суток и сезона года, характера подстилающей поверхности и других причин. При понижении температуры с высотой γ считается положительным, если температура с высотой не изменяется, то γ= 0 слои называются изотермическими
. Слои атмосферы, где происходит повышение температуры с высотой (γ инверсионными
. В зависимости от величины вертикального градиента температуры состояние атмосферы может быть устойчивым, неустойчивым или безразличным по отношению к сухому (не насыщенному) или насыщенному воздуху.

Понижение температуры воздуха при его подъёме происходит адиабатически
, то есть без теплообмена воздушных частиц с окружающей средой. Если воздушная частица поднимается вверх, то имеет место расширение её объёма, при этом внутренняя энергия частицы уменьшается.

Как определять географические координаты по атласу

Нам нужно определить точные географические координаты Москвы. Для этого мы найдем ближайшую параллель от экватора — это \(50°\). Затем мы определим, сколько градусов Москва находится севернее этой параллели. Предположим, что это \(2°\). Теперь мы можем сложить эти два значения, чтобы получить полную широту Москвы: \(50° + 2° = 52°\).

Таким образом, географические координаты Москвы будут \(52°\) северной широты. Аналогичным образом можно определить географические координаты любого другого объекта, используя атлас и параллели. Это позволяет нам точно определить положение любой точки на карте и использовать эти данные в различных областях, таких как геология, астрономия, навигация и другие.

Различия в температуре на разных высотах

Температура воздуха в атмосфере изменяется с ростом высоты. Это связано с рядом факторов, таких как атмосферное давление, солнечное излучение и вертикальные перемещения воздушных масс.

Наиболее яркими различиями в температуре на разных высотах являются:

Тропосфера — нижний слой атмосферы, где происходит практически всё погодное событие. В нем температура снижается примерно на 6,5 градусов Цельсия на каждые 1000 метров высоты.
Стратосфера — выше тропосферы располагается этот слой атмосферы, где содержится защитный слой озона. В стратосфере температура остается почти постоянной на протяжении большей части слоя.
Мезосфера — выше стратосферы начинается мезосфера, где происходит существенное падение температуры воздуха. Здесь температура на каждые 1000 метров снижается на примерно 1 градус Цельсия.
Термосфера — самый верхний слой атмосферы, характеризующийся высокими температурами. Здесь температура может достигать нескольких тысяч градусов Цельсия.

Эти различия в температуре на разных высотах играют важную роль в формировании погоды и климата планеты. Они также оказывают влияние на аэронавигацию, а также на поведение атмосферных явлений, таких как торнадо и ураганы.

Как горные хребты влияют на формирование осадков?

Крупные виды рельефа оказывают особое воздействие на влажность и выступают препятствием для ветров, задерживая проникновение воздушных масс в низменные регионы. При прохождении горных хребтов потоки воздуха отклоняются от своего первоначального направления, попадают в узкие коридоры между горами и приводят к образованию местной циркуляции – ледниковым и горно-долинным ветрам.

Когда влажный ветер с океана поднимается над гористой местностью, он способствует образованию облаков. На склоны хребтов падают осадки, которые делают воздушный поток более теплым. Именно поэтому горные фланги, обращенные в сторону океана, всегда пропитаны влагой. С сухой подветренной стороны гор образуются ветра, называемые фены, которые приводят к понижению влажности и росту температуры воздуха в долинах, простирающихся за хребтами.

Как моря и океаны влияют на климат?

В местности, отдаленной от мягкого воздействия океана, царит более прохладный континентальный климат. Как и в случае с высотой над уровнем моря, регионы, расположенные на одной широте, но на разном расстоянии от побережья, имеют различные погодные условия. Рядом с морем зимы теплее, а лето прохладнее. Вдали от океанских берегов, напротив, холодное время года более морозное, лето более жаркое.

В теплый сезон средняя температура воздуха на побережье составляет +15…+20 °С, тогда как в отдалении от морей и океанов эти показатели могут достигать +25…+30 °С. Иногда в зимний период в прибрежные регионы вторгаются приполярные или континентальные воздушные массы. В таком случае происходит снижение температуры, начинаются снегопады, которые держатся до нескольких недель.

Море влияет не только на температуру, но и на влажность в местности. В прибрежных горах выпадает намного больше осадков, чем на отдаленных равнинных территориях. Теплый воздух в районе экватора вбирает с поверхности океана огромное количество испаряемой влаги, которая во время поднятия конденсируется и преобразуется в большие кучевые облака, приносящие на побережье долговременные дожди и грозы. Аналогичные процессы происходят и в умеренных широтах, однако осадков здесь несколько меньше, поскольку в условиях более высокого атмосферного давления (по сравнению с экватором) теплые воздушные массы не способны вбирать много испаряемой влаги с океана.

Каково значение высоты местности над уровнем моря в формировании погодных условий?

Орография местности оказывает существенное влияние на метеорологические процессы и приводит к значительным различиям в распределении воздушных потоков, осадков, облачности и температуры. Расположение территории на небольшой высоте обеспечивает мягкие зимы и усиливает летнюю жару, а высокогорные районы, напротив, переживают суровые морозы и летнюю прохладу.

С подъемом на каждую тысячу метров над уровнем моря температура воздуха понижается примерно на 7 градусов, поэтому в горной тропической местности гораздо холоднее, чем на низменных морских берегах, простирающихся на той же широте.

В горных областях, находящихся на высоте более 4000 метров над уровнем моря, всегда царит морозная погода. К примеру, на гималайской горе Джомолунгма средняя температура воздуха составляет -28 °С, а на пике Коммунизма достигает -11 °С.

Как температура воздуха влияет на живые организмы и окружающую среду?

Температура воздуха имеет огромное влияние на живые организмы и окружающую среду. Она может оказывать как положительное, так и отрицательное воздействие в зависимости от своего значения и продолжительности.

Влияние высокой температуры:

Высокая температура может привести к различным проблемам для живых организмов и окружающей среды:

Изменение физиологических процессов: Высокая температура может повлиять на физиологические процессы в организмах, таких как дыхание, обмен веществ и рост. Это может привести к дезорганизации и нарушению нормальной функции организмов.
Деградация экосистем: Высокая температура может привести к деградации экосистем, особенно водных. Она может вызывать повышение температуры воды, что может привести к гибели рыб и других водных организмов, а также к изменению состава и разнообразия видов в экосистеме.
Угроза здоровью: Высокая температура может представлять угрозу для здоровья людей и животных. Она может вызывать тепловые удары, обезвоживание и другие проблемы, особенно у людей с ослабленной иммунной системой или уязвимыми группами.
Изменение климата: Высокая температура может быть связана с изменением климата, такими явлениями, как глобальное потепление. Это может привести к изменению распределения видов, снижению биоразнообразия и другим негативным последствиям для окружающей среды.

Влияние низкой температуры:

Низкая температура также может оказывать влияние на живые организмы и окружающую среду:

Замерзание: Низкая температура может привести к замерзанию воды и почвы, что может быть опасным для растений и животных. Она может вызывать замерзание и гибель растений, а также приводить к ограничению доступа к пище и воде для животных.
Миграция: Низкая температура может привести к миграции животных в поисках более теплых мест. Это может вызывать изменение распределения видов и влиять на экосистемы.
Здоровье людей: Низкая температура может представлять угрозу для здоровья людей, особенно при продолжительном воздействии. Она может вызывать обморожение, простуду и другие проблемы.
Изменение климата: Низкая температура также может быть связана с изменением климата, такими явлениями, как ледниковые периоды. Это может привести к изменению распределения видов и другим изменениям в окружающей среде.

Таким образом, температура воздуха играет важную роль в жизни живых организмов и окружающей среды. Понимание ее влияния помогает нам лучше понять и прогнозировать изменения в окружающей среде и принимать меры для ее сохранения и защиты.

Как нагревается воздух?

Солнечные лучи проходят через воздух атмосферы, почти не нагревая его. Основное тепло воздух получает от нагретой солнечными лучами земной поверхности. Поэтому температура воздуха в тропосфере понижается на 0,6 °С при подъёме на каждые 100 метров высоты.

Земная поверхность и воздух над ней нагреваются солнцем неравномерно. Это зависит от угла падения солнечных лучей. Чем больше угол падения солнечных лучей, тем выше температура воздуха. Поэтому над полюсами воздух холоднее, чем . Перепады температур на Земле очень велики: от +58,1 °С в до -89,2 °С в .

Нагрев поверхности, а значит, и температура воздуха над ней зависят также от способности поверхности поглощать тепло и отражать солнечные лучи.

Какие единицы измерения используются для температуры воздуха?

Температура воздуха измеряется с использованием различных единиц измерения. Наиболее распространенными единицами измерения температуры являются:

Градус Цельсия (°C)

Градус Цельсия – это наиболее широко используемая единица измерения температуры воздуха. Она основана на шкале, где 0°C соответствует точке замерзания воды, а 100°C – точке ее кипения при нормальных атмосферных условиях. В большинстве стран мира градусы Цельсия используются в повседневной жизни и в научных исследованиях.

Градус Фаренгейта (°F)

Градус Фаренгейта – это еще одна единица измерения температуры воздуха. Она используется преимущественно в США и некоторых других странах. Шкала Фаренгейта также имеет точку замерзания воды при 32°F и точку кипения при 212°F. Разница между градусами Цельсия и Фаренгейта составляет около 1,8 раза.

Кельвин (K)

Кельвин – это единица измерения температуры, которая используется в научных исследованиях и в международных стандартах. Шкала Кельвина основана на абсолютном нуле, который соответствует отсутствию теплового движения. На шкале Кельвина нет отрицательных значений, и 0 K соответствует -273,15°C. Для преобразования температуры из градусов Цельсия в Кельвины используется следующая формула: K = °C + 273,15.

Эти три единицы измерения широко используются для измерения температуры воздуха в различных контекстах и областях, и каждая из них имеет свои преимущества и применение в разных странах и областях нашей планеты.

Как нагревается воздух?

Изменение температуры воздуха с высотой

Мы знаем, что воздух нагревается от земной поверхности. Ученые подсчитали, что температура воздуха понижается в среднем на 0,6 °С через каждые 100 м подъема, т. е. на 6 °С на каждый километр.

Изменение температуры воздуха с высотой

Зная высоту горы и температуру у ее подножия, можно определить температуру воздуха на вершине горы. Также можно определить высоту горы, если у нас имеются данные о температуре у подножия горы и у ее вершины.

{"questions":,"answer":}},"explanation":"Температура воздуха понижается в среднем на 0,6 °С через каждые 100 м подъема, т. е. на 6 °С на каждый километр."}]}

Равнины и их влияние на температуру воздуха

Из-за отсутствия значительных перепадов высот и формаций, равнины обладают более гладким рельефом, что приводит к менее значительным изменениям атмосферного давления и температуры воздуха.

В равнинных районах обычно отсутствуют ущелья и вершины, которые способны задерживать воздушные массы и создавать локальные климатические условия. Это объясняет, почему равнины, как правило, характеризуются более стабильной и однородной температурой воздуха.

Также, из-за отсутствия перепадов высот, равнины имеют склонность к нагреванию и охлаждению сильнее, чем горные районы. В результате, равнины могут разогреваться быстрее в течение дня и остывать быстрее ночью, что приводит к более высоким дневным и низким ночным температурам.

Однако, следует отметить, что влияние рельефа на температуру воздуха не является единственным фактором, и другие факторы, такие как широта, близость к водным массам и природные особенности, также оказывают влияние на формирование климата равнинных районов.

Роль рельефа в распределении температур воздуха

Горные хребты, плато, ущелья и долины влияют на перемещение воздушных масс и преграждают путь для холодного воздуха. Стихийные барьеры, такие как горы, формируют разные климатические зоны. Например, ветры, переносимые горами на большие высоты, могут охлаждаться и вызывать выпадение осадков, что может приводить к низким температурам воздуха в этих районах. Долины, напротив, могут быть теплее, так как они меньше подвержены влиянию холодных воздушных масс.

Подъемы и спады рельефа также влияют на температуру воздуха. Воздух, поднимаясь в горы или на островах, охлаждается, так как при подъеме давление падает, а вместе с ним и температура. Спускаясь вниз, воздух нагревается. Это объясняет, почему высокогорные регионы обычно холоднее, а низинные районы – теплее.

Кроме того, рельеф может влиять на образование локальных микроклиматических условий. Например, склоны горы или наклонные равнины могут создавать более теплые условия за счет солнечного облучения и благоприятных тепловых потоков.

В целом, рельеф является фактором, который нужно учитывать при изучении и прогнозировании распределения температур воздуха. Он может создавать различные климатические условия, формировать микроклиматические зоны и оказывать влияние на географическое распределение температур воздушных масс.

Факторы, влияющие на изменение температуры

Атмосферное давление. Между высотой и температурой воздуха существует прямая зависимость, связанная с изменением атмосферного давления. С увеличением высоты атмосферное давление уменьшается, что ведет к охлаждению воздуха.

Солнечная радиация. Температуру воздуха также определяет количество солнечной радиации, попадающей на земную поверхность. Солнечная радиация нагревает землю, которая, в свою очередь, нагревает окружающий воздух.

Состав атмосферы. Температура воздуха может быть также изменена в зависимости от состава атмосферы. Например, количество парниковых газов таких, как углекислый газ, может влиять на сохранение тепла в атмосфере.

Циркуляция воздуха. Движение воздуха в атмосфере также влияет на изменение его температуры. Горизонтальное перемещение воздушных масс может привести к смешиванию горячего и холодного воздуха, что может вызывать изменение его температуры.

Географическое положение. Температура воздуха также зависит от географического положения. Близость к экватору может привести к более высокой температуре воздуха, в то время как более удаленные от экватора районы могут иметь более низкую температуру.

Время года. Смена времен года также может оказывать влияние на изменение температуры воздуха. В летние месяцы температура может быть выше из-за большего количества солнечной радиации, а зимой температура может быть ниже из-за меньшего количества солнечной радиации и более холодного воздуха, приходящего с континентов.

Природные явления. Различные природные явления, такие как грозы, ураганы и торнадо, могут влиять на температуру воздуха. Грозы, например, могут вызывать резкое понижение температуры воздуха.

Человеческая деятельность. Некоторые антропогенные факторы также могут влиять на изменение температуры воздуха. Например, выбросы парниковых газов из промышленных и автомобильных источников могут приводить к повышению температуры воздуха и изменению климата.

Температура воздуха — как изменяется и от чего зависит

Из чего состоит атмосфера и как она устроена